Composición para la impresión de circuitos impresos así como un procedimiento para la fabricación de células solares.

Composición para la impresión de circuitos impresos sobre un sustrato,

en particular para células solares, usandoun procedimiento de impresión por láser, conteniendo la composición del 30 % al 90 % en peso de partículaseléctricamente conductoras con un tamaño de partícula en el intervalo de 100 nm a 100 μm, del 0 % al 7 % en pesode frita de vidrio, del 0 % al 8 % en peso al menos de un material de matriz, del 0 % al 8 % en peso al menos de uncompuesto organometálico, del 0 % al 5 % en peso al menos de un aditivo y del 3 % al 69 % en peso de disolvente,caracterizada porque la composición contiene adicionalmente del 0,5 % al 15 % en peso de nanopartículas comoagente de absorción para la radiación láser, siendo las nanopartículas partículas de plata, oro, platino, paladio,wolframio, níquel, estaño, bismuto, hierro, óxido de indio-estaño, carburo de titanio, óxido de wolframio o nitruro detitanio y la composición contiene como máximo el 1 % en peso de carbono elemental y las nanopartículas sonpartículas esféricas que presentan un diámetro en el intervalo de 2 nm a 50 nm, o son primas con una longitud dearista en el intervalo de 15 nm a 1000 nm y una altura de 3 nm a 100 nm.

Composición para la impresión de circuitos impresos así como un procedimiento para la fabricación de células solares La invención se refiere a una composición para la impresión de circuitos impresos sobre un sustrato, en particular para células solares, usando un procedimiento de impresión por láser, conteniendo la composición del 30 % al 90 % en peso de partículas eléctricamente conductoras, del 0 % al 7 % en peso de frita de vidrio, del 0 % al 8 % en peso al menos de un material de matriz, del 0 % al 8 % en peso al menos de un compuesto organometálico, del 0 % al 5 % en peso al menos de un aditivo y del 3 % al 50 % en peso de disolvente. La invención se refiere adicionalmente a un procedimiento para la fabricación de células solares, en el que una correspondiente composición se imprime sobre un sustrato semiconductor, transfiriéndose la composición desde un soporte mediante irradiación con un láser al sustrato semiconductor.

Para poder imprimir la composición mediante un procedimiento de impresión por láser sobre el sustrato la composición debe contener un agente de absorción para la radiación láser que absorba la energía de la radiación láser y la transforme en calor.

Los agentes de absorción que se usan actualmente en tintas para la impresión láser son por ejemplo hollines o nanotubos de carbono. Éstos tienen sin embargo el inconveniente de que reaccionan en la combustión de las células solares dando dióxido de carbono que permanece en forma de gas en los circuitos impresos, de manera que se producen poros en los circuitos impresos que pueden reducir la conductividad. Para evitar esto actualmente se usan composiciones habitualmente sin hollín que se procesan mediante procedimientos de impresión por chorro de tinta o mediante procedimientos de serigrafía.

Una composición en forma de pasta que puede usarse para la fabricación de un electrodo de superficie que recibe luz de una célula solar se describe por ejemplo en el documento WO 2007/089273. La pasta contiene partículas de plata con una superficie específica de 0, 2 m2/g a 0, 6 m2/g, frita de vidrio, aglutinantes de resina y diluyentes.

Una composición que contiene polvo de plata con dos diámetros promedio distintos se describe en el documento EP-A 1 775 759. Además del polvo de plata, la composición contiene igualmente frita de vidrio y un soporte orgánico. La proporción de plata en el material de electrodo asciende a del 75 % al 95 % en peso.

Otra pasta para la fabricación de electrodos para células solares que contiene del 85 % al 99 % en peso de un componente metálico conductor y del 1 % al 15 % en peso de un componente de vidrio respectivamente con respecto a la masa sólida así como una proporción orgánica se describe en el documento WO2006/132766.

Las composiciones descritas respectivamente no pueden usarse para la impresión mediante impresión por láser. El uso de un procedimiento de impresión por láser tiene sin embargo en comparación con los procedimientos de impresión por chorro de tinta y procedimientos de serigrafía la ventaja de que pueden imprimirse líneas más finas y con ello electrodos más finos sobre la célula solar.

Es objetivo de la presente invención proporcionar una composición para la impresión de electrodos para células solares que pueda imprimirse mediante impresión por láser y con la que no se realice en comparación con las composiciones conocidas ninguna reducción de la conductividad por la combustión.

El objetivo se consigue mediante una composición para la impresión de circuitos impresos sobre un sustrato, en particular para células solares, usando un procedimiento de impresión por láser, conteniendo la composición del 30 % al 90 % en peso partículas eléctricamente conductoras, del 0 % al 7 % en peso de frita de vidrio, del 0 % al 8 % en peso al menos de un material de matriz, del 0 % al 8 % en peso al menos de un compuesto organometálico, del 0 % al 5 % en peso al menos de un aditivo y del 3 % al 69 % en peso de disolvente, conteniendo la composición adicionalmente del 0, 5 % al 15 % en peso de nanopartículas como agente de absorción para la radiación láser, siendo las nanopartículas partículas de plata, oro, platino, paladio, wolframio, níquel, estaño, bismuto, hierro, óxido de indio-estaño (ITO) , óxido de wolframio, carburo de titanio o nitruro de titanio y la composición contiene como máximo el 1% en peso de carbono elemental.

Como nanopartículas en el sentido de la presente invención ha de entenderse partículas con un tamaño de partícula en el intervalo de 1 nm a 800 nm. Las nanopartículas usadas como agente de absorción presentan habitualmente un tamaño de partícula en el intervalo de 3 nm a 800 nm.

La proporción de carbono elemental en la composición asciende como máximo al 1 % en peso, preferentemente como máximo al 0, 5 % en peso, más preferentemente como máximo al 0, 3% en peso y en particular como máximo al 0, 1 % en peso. En una forma de realización no está contenido carbono elemental en la composición.

Sorprendentemente se ha mostrado que pueden usarse también nanopartículas de plata, oro, platino, paladio, wolframio, níquel, estaño, bismuto, hierro, óxido de indio-estaño, óxido de wolframio, carburo de titanio o nitruro de titanio como agente de absorción para la radiación láser. De esta manera es posible prescindir de carbono elemental, por ejemplo en forma de hollín, nanotubos de carbono, grafeno o grafito, como agente de absorción para

la radiación láser o reducir la cantidad necesaria claramente en comparación con las composiciones conocidas.

Otra ventaja del uso de plata, oro, platino, paladio, wolframio, níquel, estaño, hierro, bismuto, óxido de indio-estaño o carburo de titanio es que estos materiales son eléctricamente conductores. Por este motivo, mediante el uso de las nanopartículas se reduce en medida mucho más baja o preferentemente no se reduce la conductividad eléctrica de los circuitos impresos. Además estos materiales no se oxidan con la combustión, en particular no dan como resultado compuestos gaseosos que pueden conducir a una porosidad de los circuitos impresos y debido a ello a una reducción de la conductividad. El carburo de titanio puede quemarse como agente de absorción, sin embargo la cantidad liberada a este respecto de carbono es mucho más baja que la cantidad liberada con el uso de carbono elemental como agente de absorción.

Se prefiere especialmente plata como material para las nanopartículas.

En una forma de realización, las nanopartículas son partículas esféricas. Las partículas esféricas en el contexto de la presente invención significa que las partículas tienen esencialmente forma de esfera, sin embargo las partículas reales pueden presentar también desviaciones de la forma de esfera ideal. Así, las partículas reales por ejemplo también pueden estar aplanadas o pueden presentar una forma de gota. También son posibles otras desviaciones de la forma de esfera ideal que pueden producirse de manera condicionada por la fabricación.

Cuando las nanopartículas son partículas esféricas, entonces presentan éstas preferentemente un diámetro en el intervalo de 2 nm a 50 nm. En particular con el uso de láseres infrarrojos, en particular aquéllos con una longitud de onda de 1050 nm se ha mostrado que las nanopartículas esféricas con un diámetro de partículas en el intervalo de 2 nm a 50 nm son especialmente adecuadas. De manera especialmente preferente, el diámetro de las partículas esféricas se encuentra en el intervalo de 6 nm.

Cuando las nanopartículas se usan en forma de partículas esféricas, entonces la proporción de las nanopartículas en la composición se encuentra en particular en el intervalo del 0, 5 % al 12 % en peso.

En una forma de realización alternativa, las nanopartículas son primas con una longitud de arista en el intervalo de 15 nm a 1000 nm y una altura de 3 nm a 100 nm. La forma de los prismas es variable a este respecto. Así, la forma depende entre otras cosas también de la radiación láser usada. La superficie base de los primas puede estar configurada así por ejemplo en forma de un polígono discrecional, por ejemplo de un triángulo o un pentágono. Los primas usados como nanopartículas son en general resonadores de plasmón cuyo comportamiento de absorción está adaptado a la longitud de onda del láser usado. La adaptación a la longitud de onda del láser usado se realiza por ejemplo mediante la longitud de arista de los prismas y mediante la superficie de sección transversal. Así presentan por ejemplo distintas superficies de sección transversal y distintas longitudes de arista respectivamente un comportamiento de absorción distinto.... [Seguir leyendo]

1. Composición para la impresión de circuitos impresos sobre un sustrato, en particular para células solares, usando un procedimiento de impresión por láser, conteniendo la composición del 30 % al 90 % en peso de partículas eléctricamente conductoras con un tamaño de partícula en el intervalo de 100 nm a 100 !m, del 0 % al 7 % en peso de frita de vidrio, del 0 % al 8 % en peso al menos de un material de matriz, del 0 % al 8 % en peso al menos de un compuesto organometálico, del 0 % al 5 % en peso al menos de un aditivo y del 3 % al 69 % en peso de disolvente, caracterizada porque la composición contiene adicionalmente del 0, 5 % al 15 % en peso de nanopartículas como agente de absorción para la radiación láser, siendo las nanopartículas partículas de plata, oro, platino, paladio, wolframio, níquel, estaño, bismuto, hierro, óxido de indio-estaño, carburo de titanio, óxido de wolframio o nitruro de titanio y la composición contiene como máximo el 1 % en peso de carbono elemental y las nanopartículas son partículas esféricas que presentan un diámetro en el intervalo de 2 nm a 50 nm, o son primas con una longitud de arista en el intervalo de 15 nm a 1000 nm y una altura de 3 nm a 100 nm.

2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de las nanopartículas se encuentra en forma de partículas esféricas en el intervalo del 0, 5 % al 12 % en peso.

3. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los prismas usados como nanopartículas son resonadores de plasmón cuyo comportamiento de absorción está adaptado a la longitud de onda del láser usado.

4. Composición de acuerdo con la reivindicación 1 o 3, caracterizada porque la proporción de las nanopartículas que se encuentran como prismas se encuentra en el intervalo del 3 % al 10 % en peso.

5. Composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las nanopartículas están estabilizadas mediante una amina de cadena larga.

6. Composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la al menos una parte de las nanopartículas está incluida en el vidrio de la frita de vidrio.

7. Composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque las partículas eléctricamente conductoras contienen plata, oro, aluminio, platino, paladio, estaño, níquel, cadmio, galio, indio, cobre, estaño, hierro, bismuto, cobalto, manganeso, cromo, vanadio, titanio o mezclas o aleaciones de los mismos y preferentemente presentan un tamaño de partícula promedio en el intervalo de 100 nm a 100 !m.

8. Composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque como frita de vidrio se usa un vidrio sin plomo, a base de óxido de bismuto que contiene preferentemente del 0, 01 % al 10 % en peso de óxido de teluro.

9. Procedimiento para la fabricación de células solares, en el que una composición de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 se imprime sobre un sustrato semiconductor, transfiriéndose la composición desde un soporte mediante irradiación con un láser al sustrato semiconductor, en el que se absorbe energía del láser por las nanopartículas y se convierte en calor, de manera que se evapora el disolvente y una gota de la composición se lanza desde el soporte al sustrato semiconductor.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el láser es un láser infrarrojo.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque el sustrato semiconductor es un semiconductor de silicio.